Abstrato
Recentemente, o grupo de Hu Linhua, um investigador do Departamento de Materiais e Fabrico de Dispositivos de Energia, Instituto de Física do Estado Sólido, Instituto Hefei de Ciência dos Materiais, Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com investigadores estrangeiros, conseguiu uma célula solar de titanite de cálcio auto-cura, e os resultados relacionados foram publicados no Journal of Energy Chemistry.
Conteúdos
>Contexto do desenvolvimento de células solares de minério de Cálcio Titânio Minério
>O princípio da "auto-cura" em células solares de óxido de Cálcio Titânio Minério
>Calcitonite investigação de células solares reconhecida
Antecedentes da Células Solares de Cálcio Titânio Minério
Actualmente, a eficiência fotovoltaica das células solares de titanita de cálcio atingiu 25,5%, mas os materiais de titanita de cálcio são sensíveis à radiação, humidade, etc. e são propensos à degradação quando expostos às condições atmosféricas, o que afecta seriamente a sua utilização. Por conseguinte, é importante desenvolver dispositivos solares de células solares de titanite de cálcio de alto desempenho, altamente estáveis e auto-regeneráveis.
O princípio da "auto-cura" para células solares de óxido deCálcio Titânio Minério
A humidade é um factor chave na decomposição das células solares de óxido de cálcio e titânio quando são operadas no ar. Os investigadores introduziram a polivinilpirrolidona no material de absorção de luz de titanita cálcica, resultando numa célula solar com uma forte função auto-regenerativa e melhorando significativamente a estabilidade da humidade. A polivinilpirrolidona, um polímero isolante de cadeia longa com uma alta densidade de grupos carbonilo polares, foi introduzida na célula solar para encapsular MAPbI3, formando uma 'barreira' hidrofóbica que impede a intrusão de moléculas de água. Também pode interagir com o grupo -NH2 do ião metilamina (MA+) para formar ligações de hidrogénio (Figura 1), inibindo a decomposição e volatilização da metilamina e melhorando assim a capacidade "auto-regenerativa" da célula. Além disso, a polivinilpirrolidona é capaz de formar um complexo intermédio com iodometanamina, o que inibe a taxa de nucleação dos cristais de calcogenetos. A introdução da polivinilpirrolidona permite à célula auto-regenerar várias vezes (Figura 2), aumentando significativamente a vida operacional da célula e permitindo menos defeitos e grãos maiores na película de calcogenida, melhorando a eficiência fotovoltaica da célula.
Figura 1: (a) e (b) Vias de degradação de materiais calcogenéticos na presença de moléculas de água; espectros 1H NMR de MAI e MAI contendo polivinilpirrolidona em solução DMSO-d6 (c) e espectros 13C NMR (d); (e) espectros FTIR de MAI, polivinilpirrolidona preparada misturando polivinilpirrolidona com MAI numa solução 1: 1 molar, com setas de C= O e picos de vibração de alongamento CH3; (f) espectros de XRD de filmes de calcogenetos em diferentes concentrações de soluções de polivinilpirrolidona; (g) parcelas de XPS de O 1s com e sem polivinilpirrolidona após 200 h.
Figura 2: Filmes com (a) e sem (b) polivinilpirrolidona, mostrando a mudança de estado após 60 segundos de pulverização de vapor de água e 30 segundos de auto-cura; (c) diagrama esquemático do processo de auto-cura dos filmes de calcogenida; (d) estabilidade da humidade das células solares de calcogenida contendo 6 mg mL-1 de polivinilpirrolidona a 65 ± 5% de humidade relativa.
A investigação e desenvolvimento de células solares de titanite de cálcio é reconhecida
O trabalho de investigação foi apoiado pelo Programa Chave Nacional de I&D da China, pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo programa de formação de talentos "Western Light" da Academia Chinesa das Ciências, e pelo programa europeu Horizon 2020.